CN102797446A - 蒸汽驱注入井抑制油层生成硫化氢的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了蒸汽驱注入井抑制油层生成硫化氢的方法及设备，该方法包括步骤：在蒸汽驱过程中，将包含氧化剂与碱的处理液随蒸汽注入地层，使所述氧化剂与含硫化合物反应而使硫的化合价升高而不能生成硫化氢，并使所述碱稳定化合价升高后的硫。所述的设备包括：处理液存储容器；处理液输送管线，一端连通所述处理液存储容器，另一端用于连通注汽管线；设置在所述输送管线上的柱塞泵；且在柱塞泵出口的输送管线上设置有单流阀。利用本发明的技术，能实现从源头上抑制油层内硫化氢的生成。

Description

蒸汽驱注入井抑制油层生成硫化氢的方法及设备

技术领域

本发明是关于一种蒸汽驱注入井抑制油层生成硫化氢的方法及设备，具体是利用化学处理剂随蒸汽注入井下实现从源头上抑制油层内硫化氢的生成的方法，以及用于实现该方法的设备。

背景技术

硫化氢是一种无色气体，比重为1.1895，比空气重，常温时，硫化氢在水中的溶解度为3.864g/L，在油中的溶解度为3.3g/L，高压下溶解度更大。当人吸入高浓度(1500mg/m³以上)时，中毒者会迅速失去知觉，伴剧烈抽搐，瞬间呼吸停止，继而心跳停止，被称为“闪电型”死亡。此外，硫化氢中毒还可引起流泪、畏光、结膜充血、水肿、咳嗽等症状。油田领域中，硫化氢的危害还表现在对金属的腐蚀，主要为氢脆破坏，氢脆破坏极易造成井下管柱的断脱、地面管汇和压力容器承压能力下降、发生泄露和爆炸事故，井口装置被破坏，引发严重的井喷失控或着火事故。另外，硫化氢还会与地面设备、井口装置、井下工具中的橡胶、石墨等非金属材料发生反应。导致橡胶失去弹性；密封件的失效。可以导致井下采油管柱漏失、失效；对地面输油管线、压力容器腐蚀，引起金属材料塑性下降、承压能力降低而发生生产事故。油井日常生产中有以下几种途径会接触到产出液中硫化氢：油井日常小修作业，工人井口放样和取样，清理分离器、三合一、缓冲罐时，管线或分离器放空时，更换或维修计量仪表时，都可能有H₂S中毒的危险。

根据现有技术文献“辽河油田油井硫化氢产生机理及防治措施”(《石油勘探与开发》2008..6 P349-354)中介绍油井中产生硫化氢的主要原因是：原油中硫醇、硫醚等有机硫化物在高温下反应生成硫化氢；地层中含硫矿物在高温下反应生成硫化氢；地层水中硫酸盐还原菌在油层条件下将硫酸盐还原成硫化氢。

目前油田领域中国内外主要采取以下措施进行硫化氢消减控制：含硫化氢套管气采取放空、定期洗井、进站进行后端脱硫处理；含硫化氢产出液采取建立脱硫站、使用防腐管材、压力容器进行内涂层。这些措施取得的效果并不理想。

CN102153997A公开了一种油田用硫化氢治理剂及其治理硫化氢的方法。所述治理剂的重量百分比组成为硝酸盐10％-45％、亚硝酸盐5％-50％、水溶性微生物激活体系5％-10％和水45％-80％。治理油藏硫化氢时，在注水中投加硫化氢治理剂，注入地层；治理生产系统硫化氢时，在产液产气中投加治理剂，与产液产气混合。

CN101235281A公开了一种用于油田消除稠油中硫化氢、将其消除在采出井口之前的稠油中硫化氢的防治方法。其中是先按重量百分比将5～30％碳酸锂、3～25％碳酸氢铵、3～20％氯化钠、2～15％辛烷基苯酚聚氧乙烯醚加入到30～60％的水中配制处理剂，然后在25℃、101325Pa的条件下(这种条件应是常温大气压下，即放空状态，不安全)，将所述处理剂从油套环形空间输入油井中，处理剂与稠油混合反应，硫化氢气体能降低到0～10PPM。

CN101612516A公开了一种含铁硫化氢去除剂和气体中硫化氢的去除方法，所述含铁硫化氢去除剂为铁化合物的溶液，该溶液中的总三价铁离子浓度大于0mol/L且小于全部为二价/三价铁离子时产生结晶析出的浓度，溶液的pH值＝1.5～3.0。所述硫化氢去除方法是通过高压泵将上述硫化氢去除剂泵入射流泵的射流入口，待处理气体被吸入射流泵并与硫化氢去除剂充分混合并发生脱硫反应。

CN102090420A公开了一种原油集输系统硫酸盐还原菌生成次生硫化氢生物抑制方法，其中抑制单井的生物抑制剂由50mg/L亚硝酸钠、20mg/L硼酸钠组成；抑制转油站的生物抑制剂由40-60mg/L亚硝酸钠、25mg腐植酸、10-20mg/L硼酸钠、20-30mg/L氢氧化钠电解质组成；抑制联合站的生物抑制剂由40-60mg/L亚硝酸钠、25mg腐植酸、10-20mg/L硼酸钠、20-30mg/L氢氧化钠电解质、95mg/L戊二醛杀菌剂组成；该方法是在原油集输过程中从源头控制硫化氢的生成，具有抑制硫化氢时间长、成本低、无二次污染的特点，改善了原油集输系统作业场所工作环境。

《辽河稠油热采现场硫化氢的防范与治理建议》(中国安全生产科学技术第5卷第2期，2009.04 P178-180)介绍了一种硫化氢井底吸收方法：对无法点燃的套管气可以使用脱硫剂吸附来处理。硫化氢与重金属离子如铁、锌、铜结合后可以在数秒钟内形成沉淀，因此向储层中注入含铁、锌、铜等离子的化学试剂，它们可以在油藏中将硫化氢吸收，使气消失。不过这种方法的缺点在于形成的金属硫化物可能会影响储层的储集性能等。

然而，上述现有技术记载的治理油井硫化氢的方法，重点都是在“治”，目前还没有从原油开采过程的源头即抑制硫化氢产生，使硫化氢在油层中就不能生成的方法。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种新的蒸汽驱注入井抑制油层生成硫化氢的方法，利用化学处理剂随蒸汽注入井下实现从源头上抑制油层内硫化氢的生成。

本发明的另一目的在于提供为实现上述方法而专门设计的处理液输送设备。

为达上述目的，一方面，本发明提供了一种蒸汽驱注入井抑制油层生成硫化氢的方法，该方法包括步骤：

在蒸汽驱过程中，将包含氧化剂与碱的处理液随蒸汽注入地层，使所述氧化剂与含硫化合物反应而使硫的化合价升高而不能生成硫化氢，并使所述碱稳定化合价升高后的硫。

本发明方法中，所述的处理液中，氧化剂主要是使硫的化合价升高，不能生成硫化氢，具体地，所述氧化剂可以是硝酸钠和/或硝酸镍；所述碱主要是用于稳定化合价升高后的硫，使抑制硫化氢的反应不可逆，具体地，所述碱可以是氢氧化钠。从而，利用本发明的方法，可实现从源头上在油层中抑制硫化氢的生成。

本发明的方法中，理论上讲，氧化剂与碱的浓度在溶解度范围内均可用。根据本发明的具体实施方案，本发明的方法中，所述处理液中，硝酸钠和/或硝酸镍质量浓度0.1-2％，氢氧化钠质量浓度0.1-2％。该浓度范围主要是依据物模实验所得到的硫化氢生成量，并从效果和经济等多方面因素考虑后而确定的，实际生产中根据不同的区块、地质条件、井况等条件可对该浓度进行适当调整，具体实施时还可根据注入井中的处理液量以及注入速度在所述范围内适当调整。

根据本发明的具体实施方案，本发明的方法中，所述处理液中还可包括：抗高温非含硫的氟碳表面活性剂，抗高温非含硫的氟碳表面活性剂可起到驱油降粘作用，优选地，其在处理液中的质量浓度为0.2-4％。

根据本发明的具体实施方案，本发明的蒸汽驱注入井抑制油层生成硫化氢的方法中，所述处理液的注入速度为70-100ml/分钟。该速度可根据蒸汽驱注入井的注蒸汽速度和设备注入能力在所述范围内适当调整，同时应保证处理剂的有效注入量。

具体地，所述处理剂的注入方式为配合蒸汽连续注入，或是分段塞注入。

本发明的处理剂可采用任何已知的设备输送注入。优选地，另一方面，本发明还提供了一种为实现上述方法而专门设计的处理液输送设备，该设备包括：

容置有所述处理液的处理液存储容器；

处理液输送管线，该管线一端连通所述处理液存储容器，另一端用于连通蒸汽驱注入井的注汽管线；

设置在所述输送管线上的柱塞泵；

并且，在柱塞泵出口的输送管线上设置有单流阀。

根据本发明的具体实施方案，所述处理液输送设备中，柱塞泵设置有两台，且是并列设置在所述输送管线上。

本发明的设备中，所述处理液存储容器可设置有液位计。所述处理液输送管线上还可设置有必要的阀门等常规部件。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)在地层中抑制硫化氢的产生，可使蒸汽驱过程中不能生成硫化氢；(2)该方法所用原料均是商业化产品，原料价廉易得；(3)在生产井中没有硫化氢产生，消除采油工取样，巡井时的安全隐患，并使产硫化氢井安全环保达标，消除原油转运集输等过程中硫化氢对设备等的不利影响；(4)并且，利用本发明的方法，反应生成物均为水溶性产物，可以溶解在水中轻易的和原油分开，不会对原油生产产生不利影响，而部分不溶物还可起到调剖作用，有利于提高波用体积。

附图说明

图1为本发明一具体实施例的蒸汽驱注入井抑制油层生成硫化氢的处理液输送设备的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步详细说明本发明的方法的特点及使用效果，但本发明并不因此而受到任何限制。

实施例1：

请参见图1所示，本实施例的蒸汽驱注入井抑制油层生成硫化氢的处理液输送设备包括：

用于容置处理液的处理液存储容器1，其中设置有液位计11；

处理液输送管线2，该管线一端连通所述处理液存储容器1，另一端用于连通蒸汽驱注入井的注汽管线5；在输送管线上还设置有必要的阀门21；

并列设置在所述输送管线上的两台柱塞泵3；

并且，在柱塞泵出口的输送管线上设置有单流阀4。

锦45-024-K24井，蒸汽注入速度108吨/天，即75公斤/分钟。

将硝酸钠、氢氧化钠、软化水现场配制成处理剂溶液I，其中，硝酸钠质量浓度1％，氢氧化钠质量浓度1％。

现场配制的处理剂溶液I用高温高压点滴泵，按80ml/分钟速度，配合蒸汽注入。对应生产井锦45-23-K251井，对比前套管硫化氢浓度大于1000mg/m³，注入60天后，套管硫化氢浓度为600mg/m³，注入90天后，硫化氢浓度为0mg/m³。

然后将硝酸钠、氢氧化钠、软化水现场配制成处理剂溶液II，其中，硝酸钠质量浓度0.5％，氢氧化钠质量浓度0.5％。

现场配制的处理剂溶液II用高温高压点滴泵，按70ml/分钟速度，配合蒸汽注入。对应生产井锦45-23-K251井，套管硫化氢浓度为0mg/m³，注入处理剂溶液II 30天后，停止处理剂注入，改为正常蒸汽注入，目前已生产105天，套管无硫化氢检出，生产正常。

实施例2：

锦45-024-K26井蒸汽注入速度大约是102吨/天，即约71公斤/分钟。

将硝酸钠、氢氧化钠、氟碳表面活性剂TF3721(购自上海来果化工有限公司)、软化水现场配制成处理剂溶液，其中，硝酸钠质量浓度0.5％，氢氧化钠质量浓度0.5％，氟碳表面活性剂TF3721质量浓度1％。

现场配制的处理剂溶液用高温高压点滴泵，按70ml/分钟速度，配合蒸汽注入。对应生产井锦45-024-K25井，对比前套管硫化氢浓度750mg/m³，注入井压力7.0MPa，生产井日产油1.1吨，注入40天后，套管硫化氢浓度为100mg/m³，注入60天后，硫化氢浓度为0mg/m³，注入井压力降为6.5MPa，生产井日产油2.5吨，目前套管无硫化氢检出，增油145吨，生产正常。

实施例3：

锦45-023-K260井蒸汽注入速度大约是104吨/天，即约72公斤/分钟。

将硝酸镍、氢氧化钠、软化水现场配制成处理剂溶液，其中，硝酸镍质量浓度0.8％，氢氧化钠质量浓度0.8％。

现场配制的处理剂溶液用高温高压点滴泵，按90ml/分钟速度，配合蒸汽注入。对应生产井锦45-23-K261井，对比前套管硫化氢浓度1150mg/m³，生产井日产油1.4吨，50℃脱气原油粘度10775MPa.S，注入50天后，套管硫化氢浓度为210mg/m³，注入70天后，硫化氢浓度为0mg/m³，生产井日产油2.5吨，50℃脱气原油粘度9657MPa.S，目前套管无硫化氢检出，增油103吨，生产正常。

实施例4：

锦45-025-K260井蒸汽注入速度大约是110吨/天，即约76公斤/分钟。

将硝酸镍、氢氧化钠、氟碳表面活性剂TF3721、软化水现场配制成处理剂溶液，其中，硝酸镍质量浓度0.5％，氢氧化钠质量浓度0.5％，氟碳表面活性剂TF3721质量浓度1％。

现场配制的处理剂溶液用高温高压点滴泵，按100ml/分钟速度，配合蒸汽注入。对应生产井锦45-024-270侧井，对比前套管硫化氢浓度1350mg/m³，生产井日产油0.5吨，50℃脱气原油粘度11640MPa.S，注入60天后，套管硫化氢浓度为300mg/m³，注入90天后，硫化氢浓度为0mg/m³，生产井日产油1.5吨，50℃脱气原油粘度9769MPa.S，目前套管无硫化氢检出，增油84吨，生产正常。

Claims (8)

1.一种蒸汽驱注入井抑制油层生成硫化氢的方法，该方法包括步骤：

在蒸汽驱过程中，将包含氧化剂与碱的处理液随蒸汽注入地层，使所述氧化剂与含硫化合物反应而使硫的化合价升高而不能生成硫化氢，并使所述碱稳定化合价升高后的硫。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氧化剂为硝酸钠和/或硝酸镍，所述碱为氢氧化钠。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述处理液中，硝酸钠和/或硝酸镍质量浓度0.1-2％，氢氧化钠质量浓度0.1-2％。

4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其中，所述处理液中还包括：抗高温非含硫的氟碳表面活性剂，其在处理液中的质量浓度0.2-4％。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述处理液的注入速度为70-100ml/分钟。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述处理液的注入方式为配合蒸汽连续注入，或是分段塞注入。

7.一种用于实现权利要求1～6任一项所述方法的处理液输送设备，该设备包括：

容置有所述处理液的处理液存储容器；

处理液输送管线，该管线一端连通所述处理液存储容器，另一端用于连通蒸汽驱注入井的注汽管线；

设置在所述输送管线上的柱塞泵；

并且，在柱塞泵出口的输送管线上设置有单流阀。

8.根据权利要求7所述的处理液输送设备，其中，所述柱塞泵设置有两台，且是并列设置在所述输送管线上。

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